(57)【要約】【課題】パワーアンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザを利用して、レーザダイオードに対しても良好な歪補償特性を得ることができる方法を提供する。【解決手段】被補償素子であるレーザダイオードＬＤの前段には、ブランチライン１１、歪発生アンプ１２、アッテネータＡｔｔＭ１３、アッテネータＡｔｔＳ１４、歪発生アンプ１５、分配器１６、分配器１７、ブランチライン１８、ブランチライン１９、ブランチライン２０、アッテネータＡｔｔＥ２１及び移相器２２から構成されるプリディストリーションリニアライザが接続されている。特に、移相器２２での移相角は、９０°程度に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光信号に変換するレーザダイオードの歪補償をするために、
電気信号である入力信号を、メインルートと９０°位相シフトしてサブルートとに分配する第１の分配手段と、
前記第１の分配手段により前記メインルートに分岐された信号を、該信号に歪成分を発生させるために増幅する第１の歪発生増幅手段と、
前記第１の歪発生増幅手段により増幅された信号を第１の所定量、減衰する第１の減衰手段と、
前記第１の分配手段により前記サブルートに分岐された信号を前記第１の所定量、減衰する第２の減衰手段と、
前記第１の歪発生増幅手段と同一の特性を持ち、前記第２の減衰手段により減衰された信号を、前記メインルートの信号と振幅を等しくするために、増幅する第２の歪発生増幅手段と、
前記第２の歪発生増幅手段により増幅された信号を前記メインルートと、前記サブルートとに分配する第２の分配手段と、
前記第２の分配手段と同一の特性を持ち、前記第１の減衰手段により減衰された信号を前記メインルートと終端とに分配する第３の分配手段と、
前記第２の分配手段により前記メインルートに分配された信号を９０°位相シフトし、前記第３の分配手段により前記メインルートに分配された信号と合成する第１の結合手段と、
前記第１の結合手段と同一の特性を持ち、第２の分配手段により前記サブルートに分配された信号を９０°位相シフトさせる位相調整手段と、
前記第１の結合手段により合成された信号と、前記位相調整手段により位相調整された信号とを合成する第２の結合手段と、
前記第２の結合手段により結合された信号のレベルを調整する第４の減衰手段と、
から構成されるアンプの歪補償用のリニアライザを前記レーザダイオードの前段に接続し、
更に、前記位相調整手段と第２の結合手段との間に、ここを伝送される信号を所定量だけ位相シフトさせる位相シフト手段を挿入することにより、最終的に前記レーザダイオードで発生する歪成分と逆位相の歪成分を含む入力信号を前記リニアライザに生成させるようにした、
ことを特徴とするレーザダイオードの歪補償方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザダイオードの歪補償方法において、
前記位相シフト手段による位相シフト量は、
目的周波数において、前記レーザダイオードから出力される３次歪信号が極小となるような移相角である、
ことを特徴とするレーザダイオードの歪補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードの歪補償方法に関し、特に、プリディストリーションリニアライザを用いたレーザダイオードの歪補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、本発明の前提となるアンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザの構成を示す回路図である。図１２において、ブランチライン（９０°ハイブリット）１１、歪発生アンプ１２、アッテネータ（減衰器）ＡｔｔＭ１３、アッテネータＡｔｔＳ１４、歪発生アンプ１５、分配器１６、分配器１７、ブランチライン１８、ブランチライン１９、ブランチライン２０、及びアッテネータＡｔｔＥ２１はプリディストリーションリニアライザを構成し、その出力が被補償素子としてのパワーアンプＡＭＰに入力される。
【０００３】
このリニアライザの基本的な作用を説明すると、ブランチライン１１は、入力された信号（ＲＦ信号）をメインルート（歪ライン）と、９０°位相シフトしてサブルート（線形ライン）に分岐する。メインルートの信号は、歪発生アンプ１２により所定の利得で増幅される。増幅された信号には、歪成分が含まれる。そして、この信号は、アッテネータＡｔｔＭ１３により減衰量ａ分、減衰され分配器１６を介してブランチライン１８に出力される。
【０００４】
一方、サブルートの信号は、アッテネータＡｔｔＳ１４により減衰量ａ分、減衰される。ここで、アッテネータＡｔｔＭ１３及びアッテネータＡｔｔＳ１４で減衰する減衰量は、等しい。そして、アッテネータＡｔｔＳ１４の出力信号は、歪発生アンプ１５により歪発生アンプ１２の利得と同利得で増幅される。このように、メインルートの歪信号は、歪発生アンプ１２により増幅された後にアッテネータＡｔｔＭ１３で減衰されるため減衰量が小さく、サブルートの信号は、アッテネータＡｔｔＳ１４で減衰された後に歪発生アンプ１５で増幅されるため減衰量が大きい。図１２に示す回路は、この減衰量の差を用いて歪成分のみを取り出す回路である。歪発生アンプ１５により増幅された信号は、分配器１７によりブランチライン１８とブランチライン１９とに分配される。
【０００５】
ブランチライン１８は、サブルートから入力された信号を９０°位相シフトして、メインルートから入力された信号と合成する。メインルートから入力された信号及びサブルートから入力された信号は、等経路で逆位相で合成されるため、キャリア信号が相殺され歪成分のみを含む信号となる。この信号は、ブランチライン２０に出力される。
【０００６】
一方、ブランチライン１９は、サブルートから入力された信号をブランチライン２０に出力する。ブランチライン２０は、メインルートから入力された信号と、サブルートから入力された信号とを合成し、９０°位相シフトして出力する。ブランチライン２０の出力信号は、アッテネータＡｔｔＥ２１により減衰量ｂ分、減衰される。これにより、被補償素子に発生する歪成分と逆位相の歪成分を含んだ入力信号が生成され、被補償素子に与えられる。したがって、被補償素子としてのパワーアンプＡＭＰからは、歪成分が除去された信号が出力される。
【０００７】
なお、上記メインルート及びサブルートは等経路であり、上述のように被補償素子に発生する歪成分と逆位相の歪成分を含んだ入力信号を生成する回路構成を、等経路プリディストリーションリニアライザともよぶ。また、以下の説明では、これを単に、リニアライザとよぶこともある。
【０００８】
上記構成のリニアライザは、下記非特許文献１においても示されている。
【非特許文献１】スエマツノリハル、外３名（N.Suematsu, et al.），「アプリディストーションタイプイクイパスリニアライザーインクーバンド」（A Predistortion Type Equi-Path Linearizer in Ku-Band）,アジアパシフィックマイクロウェーブコンファレンスプロシーディング（APMC），トウキョウ，1990年 pp.1077-1080
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記リニアライザは、基本的にパワーアンプの歪補償を行うものであるが、パワーアンプと同様に歪信号を発生するレーザダイオードに対しても同様に上記構成のリニアライザが適用できるものと考えられる。
【００１０】
しかしながら、レーザダイオードの歪成分を発生するように各パラメータを設定した上記構成のリニアライザを、単に、パワーアンプと同様にレーザダイオードの前段に接続しても、レーザダイオードに対しては実用に耐え得る歪補償特性を得ることができないことがわかった。
【００１１】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、パワーアンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザを利用して、レーザダイオードに対しても良好な歪補償特性を得ることができる方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のレーザダイオードの歪補償方法は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードの歪補償をするために、電気信号である入力信号を、メインルートと９０°位相シフトしてサブルートとに分配する第１の分配手段と、前記第１の分配手段により前記メインルートに分岐された信号を、該信号に歪成分を発生させるために増幅する第１の歪発生増幅手段と、前記第１の歪発生増幅手段により増幅された信号を第１の所定量、減衰する第１の減衰手段と、前記第１の分配手段により前記サブルートに分岐された信号を前記第１の所定量、減衰する第２の減衰手段と、前記第１の歪発生増幅手段と同一の特性を持ち、前記第２の減衰手段により減衰された信号を、前記メインルートの信号と振幅を等しくするために、増幅する第２の歪発生増幅手段と、前記第２の歪発生増幅手段により増幅された信号を前記メインルートと、前記サブルートとに分配する第２の分配手段と、前記第２の分配手段と同一の特性を持ち、前記第１の減衰手段により減衰された信号を前記メインルートと終端とに分配する第３の分配手段と、前記第２の分配手段により前記メインルートに分配された信号を９０°位相シフトし、前記第３の分配手段により前記メインルートに分配された信号と合成する第１の結合手段と、前記第１の結合手段と同一の特性を持ち、第２の分配手段により前記サブルートに分配された信号を９０°位相シフトさせる位相調整手段と、前記第１の結合手段により合成された信号と、前記位相調整手段により位相調整された信号とを合成する第２の結合手段と、前記第２の結合手段により結合された信号のレベルを調整する第４の減衰手段と、から構成されるアンプの歪補償用のリニアライザを前記レーザダイオードの前段に接続し、更に、前記位相調整手段と第２の結合手段との間に、ここを伝送される信号を所定量だけ位相シフトさせる位相シフト手段を挿入することにより、最終的に前記レーザダイオードで発生する歪成分と逆位相の歪成分を含む入力信号を前記リニアライザに生成させるようにした、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、第１の分配手段、第１の歪発生増幅手段、第１の減衰手段、第２の減衰手段、第２の歪発生増幅手段、第２の分配手段、第３の分配手段、第１の結合手段、位相調整手段、第２の結合手段、第４の減衰手段、から構成されるアンプの歪補償用リニアライザをレーザダイオードの前段に接続し、位相調整手段と第２の結合手段との間に、ここを伝送される信号を所定量だけ位相シフトさせる位相シフト手段を挿入することにより、最終的にレーザダイオードで発生する歪成分と逆位相の歪成分を含む入力信号を上記リニアライザに生成させるようにしている。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のレーザダイオードの歪補償方法は、請求項１記載のレーザダイオードの歪補償方法において、前記位相シフト手段による位相シフト量は、目的周波数において、前記レーザダイオードから出力される３次歪信号が極小となるような移相角である、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、位相調整手段と第２の結合手段との間に挿入される位相シフト手段による位相シフト量を、目的周波数においてレーザダイオードから出力される３次歪信号が極小となるような移相角とすることにより、良好な歪補償特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、第１の分配手段、第１の歪発生増幅手段、第１の減衰手段、第２の減衰手段、第２の歪発生増幅手段、第２の分配手段、第３の分配手段、第１の結合手段、位相調整手段、第２の結合手段、第４の減衰手段、から構成されるアンプの歪補償用リニアライザをレーザダイオードの前段に接続し、位相調整手段と第２の結合手段との間に、ここを伝送される信号を所定量だけ位相シフトさせる位相シフト手段を挿入することにより、最終的にレーザダイオードで発生する歪成分と逆位相の歪成分を含む入力信号を上記リニアライザに生成させるようにしている。したがって、アンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザを利用して、レーザダイオードに対しても実用に耐え得るレベルの歪補償特性を得ることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、位相調整手段と第２の結合手段との間に挿入される位相シフト手段による位相シフト量を、目的周波数においてレーザダイオードから出力される３次歪信号が極小となるような移相角とすることにより、良好な歪補償特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリディストリーションリニアライザの構成を示す回路図である。
【００１９】
図１において、電気信号を光信号に変換する被補償素子であるレーザダイオードＬＤの前段には、ブランチライン１１（請求項の第１の分配手段に対応）、歪発生アンプ１２（請求項の第１の歪発生増幅手段に対応）、アッテネータＡｔｔＭ１３（請求項の第１の減衰手段に対応）、アッテネータＡｔｔＳ１４（請求項の第２の減衰手段に対応）、歪発生アンプ１５（請求項の第２の歪発生増幅手段に対応）、分配器１６（請求項の第３の分配手段に対応）、分配器１７（請求項の第２の分配手段に対応）、ブランチライン１８（請求項の第１の結合手段に対応）、ブランチライン１９（請求項の位相調整手段に対応）、ブランチライン２０（請求項の第２の結合手段に対応）、アッテネータＡｔｔＥ２１（請求項の第４の減衰手段に対応）及び移相器２２（請求項の位相シフト手段に対応）から構成されるプリディストリーションリニアライザが接続されている。なお、移相器２２に替えて、位相シフト手段として、遅延線や遅延回路を採用してもよい。
【００２０】
このリニアライザの基本的な作用を説明すると、ブランチライン１１は、入力された信号（ＲＦ信号）をメインルート（歪ライン）と、９０°位相シフトしてサブルート（線形ライン）に分岐する。メインルートの信号は、歪発生アンプ１２により所定の利得で増幅される。増幅された信号には、歪成分が含まれる。そして、この信号は、アッテネータＡｔｔＭ１３により減衰量ａ分、減衰され分配器１６を介してブランチライン１８に出力される。
【００２１】
一方、サブルートの信号は、アッテネータＡｔｔＳ１４により減衰量ａ分、減衰される。ここで、アッテネータＡｔｔＭ１３及びアッテネータＡｔｔＳ１４で減衰する減衰量は、等しい。そして、アッテネータＡｔｔＳ１４の出力信号は、歪発生アンプ１５により歪発生アンプ１２の利得と同利得で増幅される。このように、メインルートの歪信号は、歪発生アンプ１２により増幅された後にアッテネータＡｔｔＭ１３で減衰されるため減衰量が小さく、サブルートの信号は、アッテネータＡｔｔＳ１４で減衰された後に歪発生アンプ１５で増幅されるため減衰量が大きい。図１に示す回路は、この減衰量の差を用いて歪成分のみを取り出す回路である。歪発生アンプ１５により増幅された信号は、分配器１７によりブランチライン１８とブランチライン１９とに分配される。
【００２２】
ブランチライン１８は、サブルートから入力された信号を９０°位相シフトして、メインルートから入力された信号と合成する。メインルートから入力された信号及びサブルートから入力された信号は、等経路で逆位相で合成されるため、キャリア信号が相殺され歪成分のみを含む信号となる。この信号は、ブランチライン２０に出力される。
【００２３】
一方、ブランチライン１９は、サブルートから入力された信号を移相器２２を介してブランチライン２０に出力する。移相器２２は、ブランチライン１９とブランチライン２０との間を伝送される信号を所定量だけ、例えば、９０°位相シフトさせる。位相シフト量については、図２〜図１１を用いて後述する。この移相器２２を挿入することにより、最終的にレーザダイオードＬＤで発生する歪成分と逆位相の歪成分を含む入力信号をリニアライザに生成させるようにしている。
【００２４】
ブランチライン２０は、メインルートから入力された信号と、サブルートから入力された信号とを合成し、９０°位相シフトして出力する。ブランチライン２０の出力信号は、アッテネータＡｔｔＥ２１により減衰量ｂ分、減衰される。これにより、レーザダイオードＬＤに発生する歪成分と逆位相の歪成分を含んだ入力信号が生成され、レーザダイオードＬＤに与えられる。したがって、レーザダイオードＬＤからは、歪成分が除去された光信号が出力される。
【００２５】
続いて、図２〜図１１を用いて、上記構成のプリディストリーションリニアライザにおいて、代表的な周波数における移相器２２の位相シフト量（移相角）と歪補償量との関係を説明する。ここでは、代表的な半導体レーザダイオードである、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザダイオード（図中、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ−ＬＤと記載）及びＤＦＢレーザダイオード（図中、ＤＦＢ−ＬＤと記載）に関する測定結果を例示する。
【００２６】
図２は、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザダイオードにおいて、３次歪が極小のときのキャリア周波数と移相角との関係を示すグラフである。図３〜図６は、図１の詳細を示し、図１の各周波数における移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【００２７】
図７は、ＤＦＢレーザダイオードにおいて、３次歪が極小のときのキャリア周波数と移相角との関係を示すグラフである。図８〜図１１は、図７の詳細を示し、図７の各周波数における移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【００２８】
図２〜図１１において、被測定信号は、所定の周波数間隔を有する２つのキャリアから構成される４種類の２トーン信号である。すなわち、被測定信号は、低い方のキャリアの周波数がそれぞれ、８３０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚ、２１４０ＭＨｚ、２３７０ＭＨｚの４種類の２トーン信号であり、周波数間隔は共に５ＭＨｚである。
【００２９】
また、図２〜図１１において、Ｃａｒｒｉｅｒ・ｌｏｗ及びＩＭＤ３・ｌｏｗはそれぞれ、各２トーン信号における周波数の低い方のキャリア及び３次歪の周波数特性を示し、Ｃａｒｒｉｅｒ・ｕｐ及びＩＭＤ３・ｕｐはそれぞれ、各２トーン信号における周波数の高い方のキャリア及び３次歪の周波数特性を示す。
【００３０】
図２に示すように、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザダイオードにおいては、３次歪が極小になるのは、いずれの周波数においても、およそ９０°の移相角であることがわかる。詳しくは、図３〜図６に示すように、いずれの周波数８３０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚ、２１４０ＭＨｚ、２３７０ＭＨｚにおいても、およそ９０°の移相角で３次歪が極小になることがわかる。これに対して、いずれの周波数８３０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚ、２１４０ＭＨｚ、２３７０ＭＨｚにおいても、キャリアは減衰していないことがわかる。なお、図３〜図６中、点線は、本リニアライザを用いない場合のＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザダイオード３次歪特性を示す。
【００３１】
ＤＦＢレーザダイオードも同様である。すなわち、図７に示すように、ＤＦＢレーザダイオードにおいて、３次歪が極小になるのは、いずれの周波数においても、およそ９０°の移相角であることがわかる。詳しくは、図８〜図１１に示すように、いずれの周波数８３０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚ、２１４０ＭＨｚ、２３７０ＭＨｚにおいても、およそ９０°の移相角で３次歪が極小になることがわかる。これに対して、いずれの周波数８３０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚ、２１４０ＭＨｚ、２３７０ＭＨｚにおいても、キャリアは減衰していないことがわかる。なお、図８〜図１１中、点線は、本リニアライザを用いない場合のＤＦＢレーザダイオード３次歪特性を示す。
【００３２】
これらから、移相器２２での移相角を、目的周波数において、レーザダイオードから出力される３次歪信号が極小となるような角度、例えば、９０°に設定することにより、歪成分のみを除去できることがわかる。
【００３３】
以上のように、本発明の実施形態によれば、アンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザを利用して、レーザダイオードに対しても実用に耐え得るレベルの歪補償特性を得ることができる。特に、移相器２２での移相角を、９０°程度に設定することにより、いずれの周波数でも実用に耐え得るレベルの歪補償特性を得ることができる。
【００３４】
なお、測定してない他の半導体レーザダイオードも同様の特性であると考えられ、本発明はこれらのレーザダイオードにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るプリディストリーションリニアライザの構成を示す回路図である。
【図２】Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザダイオードにおいて、３次歪が極小のときのキャリア周波数と移相角との関係を示すグラフである。
【図３】図１の８３０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図４】図１の１９５０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図５】図１の２１４０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図６】図１の２３７０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図７】ＤＦＢレーザダイオードにおいて、３次歪が極小のときのキャリア周波数と移相角との関係を示すグラフである。
【図８】図７の８３０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図９】図７の１９５０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図１０】図７の２１４０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図１１】図７の２３７０ＭＨｚにおける移相角とキャリア信号及び歪信号の出力レベルとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の前提となるアンプの歪補償用のプリディストリーションリニアライザの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１、１８、１９、２０  ブランチライン
１３、１４、２１  アッテネータ
１２、１５  歪発生アンプ
１６、１７  分配器
２２  移相器
ＬＤ  レーザダイオード
【図１】
2006237029.tif 000003
【図２】
2006237029.tif 000004
【図３】
2006237029.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006237029.tif 000009
【図８】
2006237029.tif 000010
【図９】
2006237029.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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